AII成員在行動丨CC-Link IE TSN推進構建工業互聯網產業新生態
導讀
制造業的發展推動工業互聯網技術跨時代的進步
CC-Link協會持續助力工業網絡的發展和普及
案例1：CC-Link IEF Basic助力新能源汽車行駛地更久更遠
案例2：CC-Link IE TSN助力鋰電池行業技術的騰飛
CC-Link IE TSN推進構建工業互聯網產業新生態
制造業的發展推動工業互聯網技術跨時代的進步
網絡體系是工業互聯網的基礎
工業互聯網是互聯網與新一代信息技術、全球制造業全方位深度融合集成所形成的產業和應用生態，而一個工業互聯網的實施涉及到以傳感技術和高速網絡技術、云/邊緣計算、人工智能等IT技術形成的網絡互聯布局中來。所以工業互聯網的發展是制造業發展的結果，而其發展也勢必引發制造產業各環節的創新變革。在中國，工業互聯網也是制造智能化、信息化的重要手段，它將加速“中國制造”向“中國智造”轉型，并推動實體經濟的高質量發展。
圖釋：（來自最新的前瞻產業研究院的數據統計分析預測中國工業互聯網市場未來三年將14.4%的年均復合增長率穩定增長。預計到2022年，中國工業互聯網市場規模將達到9146.5億元）
TSN技術深度促進各系統的互聯互通
在智能制造時代，IT與OT的融合實現整個數據透明下的協同制造，但總線的復雜性、周期性與非周期性數據的傳輸以及實時性的差異等限制，成為了IT與OT融合的障礙。于是，在音/視頻領域長期被使用的
TSN（TimeSensitiveNetwork，時間敏感型網絡）技術被運用到制造業領域，作為對于以太網技術的補充來滿足不同協議數據的互聯、大量數據（包括機器視覺、AR/VR運動控制、傳感器、音頻等）傳輸等需求。全球多家工業網絡的組織機構先后發布，或已經或準備推出基于TSN技術的工業網絡協議，制造業在進入4.0，工業網絡也邁入了新的紀元。
CC-Link協會持續助力工業網絡的發展和普及
源于亞洲制造現場的CC-Link協會（簡稱CLPA）為了滿足不同制造現場的需求和特點，先后推出了不同特點的CC-Link網絡標準，將連接對象延伸到工業全系統，可實現人、物品、機器、車間、企業等全要素，為設計、研發、生產、管理、服務等各環節的泛在深度互聯提供便捷、有效的技術支撐。
高穩定通信性能的現場總線CC-Link：高速開放式技術現場總線網絡能夠同時處理控制和信息數據。CC-Link的通信速度高達10Mbps，并可連接最多64個站總延長距離可達到1200M;
千兆帶寬可對應大數據的工業以太網CC-Link IE：基于千兆以太網的可以從生產現場到信息系統的一種垂直整合型以太網網絡，通信速度達到1Gbps,支持工業現場的各種冗余功能;
低成本可輕松聯網的CC-Link IE Basic： 用標準以太網技術的通信非常容易應用到小規模設備上，不需要高速控制和更便捷的應用和開發由軟件來實現，為小規模用戶節省了設備投入成本和緩解了網絡構建壓力提供便利；
新一代工業開放式CC-Link IE TSN：CC-Link IE TSN傳承了CC-Link IE的優點，并采用了以時間分割方式確保數據傳輸實時性的TSN技術，使多種不同網絡并存在一個系統中成為了可能。而且，通過高效的協議實現了高速、高精度的運動控制，實現了31.25μs以下的高速通信性能，通信速度既支持1Gps，也支持100Mbps。
至此CC-Link協議家族產品已經完全覆蓋了整個工業網絡現場，從設備層的CC-Link到工廠級的CC-Link IE TSN,在構建智能工廠時重點之一是從生產現場實時收集信息,通過邊緣計算處理后無縫傳輸至IT系統實現上層IT系統到生產現場FA系統的無縫連接，CC-Link協議家族產品可廣泛對應在制造業的各種應用，夯實了工業互聯網發展的基礎網絡體系。
典型案例
01
CC-Link IEF Basic助力新能源汽車換電更智能
換電服務是針對新能源汽車續航里程短問題的解決方法，隨著新能源汽車的發展，充換電站的需求愈發旺盛。在國內某家知名汽車品牌的新能源汽車換電站內使用了三菱電機品牌PLC和天津森特奈品牌遠程I/O等產品構成的CC-Link IEF Basic通信控制系統，利用CC-Link IEF Basic協議基于標準100Mbps以太網組成的多個從站實現控制以及數據采集，整個過程中需要大量的位置檢測元件，如光電開關、接近開關、磁感應開關等等，以及大量的繼電器、電磁閥等輸出元件，用于控制氣缸完成電池組上升下降等動作對舊電池的拆卸、運輸、入庫、充電以及新電池的取用、運輸、安裝等過程進行自動化控制。采用此低成本的聯網方案不僅可以為客戶直接省掉30%的硬件成本。而且原先預計安裝需要2天時間，實際安裝僅用不到1天時間，此系統投入運行以來，網絡未出現過閃斷、干擾等情況。因整體設備成本低，調試方便，受到用戶的高度認可，為今后換電站大規模應用起到示范效果。
現場系統控制盤
02
CC-Link IE TSN助力鋰電池行業技術的騰飛
我國鋰電池產業從無到有，從小到大，發展很快，在國家科技項目的重點支持下，中國鋰電池行業在動力電池領域的關鍵技術、關鍵材料和產品研究已經取得重大進展，生產設備也在不斷推陳出新。
國內某家知名鋰電池設備企業率先采用全球最新的基于TSN技術的工業以太網CC-Link IE TSN，成功開發和制造出了最新一代的切疊一體機。該設備主要功能是對極片進行切割，并且使用隔離膜隔斷正負極片來完成電芯的制作，對于精度和速度的要求都很高。而且為了提高工作效率，新設備的驅動軸數從兩位數增加到了125，同時加載了視覺檢測、糾偏等系統，對使用的網絡性能有了更高的要求。最新的CC-Link IE TSN網絡不僅支持了設備軸數的擴大，而且滿足了多軸高精度且快速同步的要求，新設備在性能方面超出了終端客戶對于生產節拍預期的10%，為鋰電池技術的持續發展提供了先進網絡技術的支持。
CC-Link協會推進構建工業互聯網產業新生態
目前中國制造業的發展水平參差不齊，企業數字化網絡化水平有待提升，除了汽車、液晶這些依靠進口設備的產業領域自動化程度較高外，其他大部分行業正處于工業2.0邁向工業3.0的階段。數字化以及智能化4.0工業環境中的工業以太網應用普及迫在眉睫。作為非盈利性的工業網絡宣傳組織CC-Link協會更是義不容辭，通過研發給用戶帶來使用便利和提高生產效益的工業網絡、和合作伙伴廠家推進工業網絡產品的開發和普及、和志同道合的組織機構制定相關技術資料等活動，構建工業互聯網產業新生態。
首先，工業互聯網內網深入到車間、產線、設備，是實現人機物全面互聯的關鍵基礎和必要條件。隨著工業企業數字化、網絡化、智能化轉型步伐的加快，企業內網在傳輸帶寬、兼容能力、部署容易度、網絡時延、可靠性、安全性等方面存在明顯不足，需要加快演進升級和更新換代。5G的低時延應用場景可以提供最低1ms時延的高可靠連接，時間敏感網絡技術（TSN）支持千兆及以上接口，能夠滿足工業大帶寬需求。制造現場的使用讓走在工業網絡前沿的CC-Link IE TSN證實了TSN技術能夠切實提高運動控制性、實現OT與IT融合，并保障控制信息傳輸的穩定性。在未來CC-Link協會還將從實際出發深入探討、研究CC-Link IE TSN+5G的現場工業網絡布局給企業以及整個產業生態帶來實質性的推動作用。
其次，從CC-Link IE TSN發布一年以來全球已經有100多家自動化、IE行業企業加入了陣營。在中國也有越來越多的廠家對其感到興趣，全球第一個B CLASS的評估版就是由中國的會員公司開發完成。CC-Link協會立志通過這個開放的網絡建立起推進工業互聯網產業發展的生態圈。
圖為部分計劃加入開發CC-Link IE TSN兼容產品的合作企業
最后，工業互聯網的推進還需要中國政府政策的支持，更需要專業的組織機構的共同合作和努力。中國信息通信研究院（CAICT）、工業互聯網產業聯盟（AII）、機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所（ITEI）等在推廣工業互聯網技術發展道路上具有影響力和指導性的機構組織，也是CC-Link協會的重要合作伙伴。我們正通過技術交流、參與TSN通信測試、展示通信方案、構建智能制造示范產線、制作網絡標準等一系列深入的合作，共同努力加快工業互聯網技術的落地和推廣。
CC-Link協會簡稱CLPA，是來自日本及亞洲的首個現場網絡CC-Link協議家族。CLPA以“將源于亞洲的現場網絡推廣成全世界范圍的開放式網絡”為己責，與2000年成立以來，在全球建立11個支部辦事處，6家測試實驗室，截至2020年2月已有會員企業3778家，兼容產品2083款。為全球用戶構建穩定、安全、高效的FA網絡而不懈努力。
聯絡方式
中國自動化學會集成自動化技術專業委員會控制與通信網絡CC-Link工作組
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同濟大學聯絡處：上海同濟大學嘉定校區電信學院大樓
TEL ：021-64940523
FAX：021-64940525
E-mail：support@cn.cc-link.org
URL ：
http://www.cc-linkchina.org.cn
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